Precipitação das fases intermetálicas

4.1.1.2.1 Microestrutura da ZF da amostra soldada com energia de 0,5 kJ/mm

A microestrutura típica da zona fundida encontrada na amostra soldada com 0,5 kJ/mm é apresentada na Figura 42. Pode-se observar na Figura 42a a transição entre o passe de raiz e o 2º passe. Também pode-se notar que há uma zona entre os passes com maior fração de ferrita (entre linhas pontilhadas). A princípio, observamos uma maior quantidade de austenita no passe de raiz, no entanto este comportamento não se mantem uniformemente ao longo do volume da zona fundida do passe de raiz, apresentando variações em termos de fração de ferrita (Figura 42b e c). A microestrutura dos passes de enchimento seguiu um comportamento semelhante, apresentando zonas com percentuais de austenita e ferrita variados, contento ainda grandes quantidades de ilhas de austenita secundárias, conforme mostrado na Figura 43 e Figura 44. A microestrutura da região do topo da junta corresponde ao passe de acabamento e apresentou uma menor fração de austenita, conforme mostrado na Figura 45. Isto é decorrente da ausência de ciclos de reaquecimento que favorecem o crescimento da austenita e a formação de ilhas de austenita secundária. No interior dos grãos ferríticos foram observados alguns precipitados com morfologia cúbica, provavelmente constituídos de nitretos de cromo (Cr2N) nucleados ao redor de inclusões não-metálicas.

Figura 42 - (a) Microestrutura da zona fundida na interface entre o passe de raiz e o 2º indicando um aparente aumento da fração de austenita (fase clara) em relação à ferrita (fase escura). (c) e (d) Microestruturas típicas para a zona fundida do passe de raiz, apresentando austenita alotriomórfica de contorno de grão, austenita de Widmanstätten, austenita intragranular, e ilhas de austenita secundária. Ataque: Solução de 40% HNO3.

Fonte: Elaborado pelo próprio autor. Passe de raiz

2º Passe (a)

Figura 43 - (a) Microestrutura típica da zona fundida da região do passe de enchimento (meia espessura) de tubos de aço inoxidável superduplex UNS S32760 (Zeron 100) soldado com metal de adição AWS ER2594 (MIG/MAG). (b) Micrografia indicando a formação de ilhas de austenita secundária. (c) Detalhes da ilhas de austenita secundária (_2) precipitadas intragranularmente na matriz

ferrítica. A reduzida dimensão de muitos dos precipitados indica que o ciclo de aquecimento e resfriamento não favoreceu o completo crescimento de austenita secundária (_2). Ataque: Solução de 40% HNO3.

Fonte: Elaborado pelo próprio autor. (a)

Figura 44 - (a) Idem anterior mostrando região com maior presença de ilhas de austenita secundária (_2). (b) Micrografia indicando a formação de ilhas de

austenita secundária (círculos pontilhados). (c) Detalhes de uma ilha de austenita secundária (_2) intragranular. Ataque: Solução de 40% HNO3.

Fonte: Elaborado pelo próprio autor.



(a) (b)

Figura 45 - (a) e (b) Microestrutura típica da zona fundida do passe de acabamento. (c) Partículas com morfologia cúbica precipitadas no interior do grão ferrítico. (d) Detalhe ampliado das partículas cúbicas. Prováveis nitretos de cromo (Cr2N)

nucleados ao redor de inclusões não-metálicas (retângulos pontilhados). Ataque: Solução de 40% HNO3.

Fonte: Elaborado pelo próprio autor.

(a) (b)

4.1.1.2.2 Microestrutura da ZF da amostra soldada com energia de 1,0 kJ/mm

A amostra soldada com 1,0 kJ/mm apresentou a microestrutura da zona fundida do passe de raiz semelhante ao resultado apresentado pela amostra soldada com 0,5 kJ/mm. Esta amostra contem além da matriz ferrítica, austenita alotriomórfica de contorno de grão, austenita de Widmanstätten, austenita intragranular, e ilhas de austenita secundária.

Através da microscopia eletrônica de varredura (MEV) operando no modo elétrons retroespalhados (backscaterred electron - BSE) foi possível identificar a presença de partículas de fase _{ por contraste de número atômico (Z). A Figura 46} apresenta imagens evidenciando a presença da fase _{ (regiões brilhantes).} Embora tenha sido detectada a presença de fase _{ no passe de raiz e no passe de} enchimento, o tamanho das partículas e a sua quantidade podem ser consideradas desprezíveis quando comparadas com o volume total das demais fases (ferrita e austenita) presentes no metal de solda.

A microestrutura referente aos passes de raiz (Figura 47) mostra a microestrutura típica para a zona fundida do passe de raiz, apresentando austenita alotriomórfica de contorno de grão, austenita de Widmanstätten, austenita intragranular, e ilhas de austenita secundária. Já a microestrutura do enchimento (Figura 48) apresentou de uma forma geral, um bom balanço entre ferrita e austenita, embora possa haver alguma variação em termos de percentuais de fases dependendo da região, conforme reportado anteriormente para a energia de 0,5 kJ/mm, tendo em vista os diversos ciclos de reaquecimento. Além disso, frequentemente encontramos a formação de ilhas de austenita secundária (_2) no

interior de grãos ferríticos.

O passe de acabamento apresentou uma microestrutura também balanceada (Figura 49). Assim como para a amostra soldada com 0,5 kJ/mm, foram observadas partículas com morfologia cúbica precipitadas no interior do grão ferrítico, provavelmente constituídas por nitretos de cromo (Cr2N) nucleados ao

Figura 46 - Imagem de MEV obtida no modo BSE evidenciando regiões claras por contraste de numero atômico (contraste Z). Zonas brilhantes correspondem à precipitação de fase _{, a qual nucleia a partir da interface / e cresce para o interior do grão ferrítico.} Fases observadas nos passes de raiz e enchimento. Quantidade de precipitados incipiente. Sem ataque.

Fonte: Elaborado pelo próprio autor.     (a) (b) (c) (d)

Figura 47 - (a) Microestrutura típica para a zona fundida do passe de raiz, apresentando austenita alotriomórfica de contorno de grão, austenita de Widmanstätten, austenita intragranular, e ilhas de austenita secundária. (b) Detalhe de ilha de austenita secundária. Ataque: Solução de 40% HNO3.

Fonte: Elaborado pelo próprio autor.

Figura 48 - (a) Microestrutura típica da zona fundida da região do passe de enchimento (meia espessura). (c) Ilha de austenita secundária (_2) precipitadas

intragranularmente na matriz ferrítica. Ataque: Solução de 40% HNO3.

Fonte: Elaborado pelo próprio autor.

(a) (b)

Figura 49 - (a) e (b) Microestrutura típica da zona fundida do passe de acabamento. (c) Partículas com morfologia cúbica precipitadas no interior do grão ferrítico. (d) Detalhe ampliado das partículas cúbicas. Prováveis nitretos de cromo (Cr2N)

nucleados ao redor de inclusões não-metálicas (retângulos pontilhados). Ataque: Solução de 40% HNO3.

Fonte: Elaborado pelo próprio autor.

(a) (b)

4.1.1.2.3 Microestrutura da ZF da amostra soldada com energia de 2,0 kJ/mm

Devido ao aumento do aporte térmico houve um aumento da extensão da zona onde ocorreu o crescimento da austenita e a formação de ilhas de austenita secundária (_2), como mostra a Figura 50. A microestrutura dos passes

de enchimento seguiu um comportamento semelhante, apresentando zonas com percentuais de austenita e ferrita variados, contento maiores extensões de zonas com precipitação de ilhas de austenita secundária (Figura 51).

As análises de MEV conduzidas no modo BSE evidenciaram a presença de regiões brilhantes (fases claras) por contraste de numero atômico (contraste Z), as quais correspondem à precipitação de fase , que nucleia a partir da interface α/ e cresce para o interior do grão ferrítico (Figura 52). Vale salientar que esta precipitação, no entanto, foi observada a partir do 2º e 3º passes, não tendo sido observada, a princípio, a precipitação de fase no passe de raiz. De qualquer forma, novamente é importante destacar que a presença destas fases não ocorreu de forma contínua ao longo da zona fundida, tendo sido eventualmente encontrada e sendo considerada incipiente, inviabilizando inclusive uma análise quantitativa.

A microestrutura do passe de acabamento seguiu o mesmo comportamento reportado para as amostras anteriores, com presença de partículas cúbicas provavelmente formadas por nitretos de cromo (Cr2N) nucleados ao redor

de inclusões não-metálicas. De uma forma geral, a presença destas partículas de Cr2N somente foi observada nos passes de acabamento, enquanto a austenita

secundária foi observada nas regiões de enchimento e raiz. Isto se deve ao fato da nucleação da _2 ser favorecida pela presença de nitretos, o que ocorre no

reaquecimento da estrutura bruta de solidificação, na qual os nitretos agem como nucleadores para a autenita _2. Isto é importante, pois tanto o aumento global da

fração de austenita quanto o aumento específico da austenita _2 é considerado

benéfico para a tenacidade, embora a presença da _2 possa ser prejudicial para a

Figura 50 - (a) Microestrutura da zona fundida do passe de raiz indicando um aumento da fração de austenita (fase clara) em relação à ferrita (fase escura). (b) Detalhe de ilhas de austenita secundária. Ataque: Solução de 40% HNO3.

Fonte: Elaborado pelo próprio autor.









Figura 51 - (a) Microestrutura típica da zona fundida da região do passe de enchimento (meia espessura). (b) Ilha de austenita secundária em estágio final de crescimento. (c) Detalhes de ilha de austenita secundária (_2) precipitadas

intragranularmente na matriz ferrítica. A reduzida dimensão de muitos dos precipitados indica que o ciclo de aquecimento e resfriamento não favoreceu o completo crescimento de austenita secundária (_2). (d) Detalhe ampliado das

partículas de _2 nucleadas ao redor de inclusões não-metálicas. Ataque: Solução

de 40% HNO3.

Fonte: Elaborado pelo próprio autor.



Figura 52 - Imagem de MEV obtida no modo BSE evidenciando regiões claras por contraste de numero atômico (contraste Z). Zonas brilhantes correspondem à precipitação de fase _{, a qual nucleia a partir da interface / e cresce para o} interior do grão ferrítico. Precipitação observada a partir do 2º e 3º passes, não sendo observada a precipitação de fase _{ no passe de raiz. Sem ataque.}

Fonte: Elaborado pelo próprio autor.

                    (a) (b) (c) (d) (e) (f)

Figura 53 - (a) e (b) Microestruturas típicas da zona fundida do passe de acabamento. (c) Partículas com morfologia cúbica precipitadas no interior do grão ferrítico. (d) Detalhe ampliado das partículas cúbicas. Prováveis nitretos de cromo (Cr2N) nucleados ao redor de inclusões não-metálicas (retângulos pontilhados).

Ataque: Solução de 40% HNO3.

Fonte: Elaborado pelo próprio autor.

(a) (b)